Маньчжурский орех. Характеристика и перспективы использования. Монография

С10Н6О3 (5-окси-1,4 – нафтохинон) относится к изоциклическим соединениям (2).

Кроме того, в орехе маньчжурском обнаружены восстановленные формы производных юглона и нафтазарина в виде гликозидов, в т. ч. несущих остатки ароматических полигидроксилированных кислот и другие полифенолы и полигидроксинафталины [11, с. 51]. Эти соединения практически неокрашены, однако, под действием окислителей, например, кислорода, они легко окисляются, давая окрашенные продукты. Окисление может сопровождаться гидролитическим расщеплением гликозидных и сложноэфирных связей, в результате чего, кроме соединений хиноидного ряда, образуются углеводы и полифенольные соединения.

Красящая способность рассматриваемых соединений объясняется присутствием в их молекулах хромофорных групп О=С-СН=СН-С=О, образующих с ароматическим ядром сильно связанную систему. Помимо указанных хромофорных групп молекулы юглона (2), его производных (3, 4) и нафтазарина (5) содержат ауксохромные группы ОН, которые усиливают окраску и сообщают красителю способность присоединяться к окрашиваемым материалам. Наличие в структуре рассматриваемых соединений, а также в продуктах их гидролиза полифенольных фрагментов указывает на то, что околоплодник ореха маньчжурского может проявлять дубящие свойства.

Для изучения красящей способности красильного отвара околоплодника маньчжурского ореха им были окрашены ткани разного волокнистого состава (шерстяная и капроновая) и исследованы их потребительские свойства. Красильный отвар по-

49

лучали из измельченного сухого околоплодника маньчжурского ореха потребительской стадии зрелости, который заливали на 24 ч умягченной водой. Для интенсификации процесса крашения, улучшенияяркостиисочностиокрасок, атакжерасширения гаммы цветов и оттенков, были использованы два вида традиционно используемых протрав – медный купорос (CuSO4·8Н2О)

иалюмокалиевые квасцы (KAl(SO4)2·12H2O). Краситель способен образовывать с катионами металлов протравы внутрикомплексные соединения. Атом металла образует комплексы и с молекулой волокна и с молекулой красителя, тем самым прочно связывая их друг с другом. Вследствие схожести химического строения волокон шерсти и капрона, вышеуказанные протравы былииспользованыприкрашениинатуральнойисинтетической тканей. Протравы наносили на исследуемые ткани перед крашением, одновременноскрашениемипослекрашения. Всегобыло осуществлено 7 вариантов крашения для каждого типа ткани.

Идентификацию цветов и оттенков тканей, окрашенных красильным отваром из околоплодника маньчжурского ореха, осуществляли визуально по атласу, применяемому в практике текстильных предприятий. Было установлено, что цветовой тон

инасыщенность окрасок существенно зависят не только от вида протравы и способа ее нанесения на ткань, но и от волокнистого состава ткани (табл. 6).

Таблица 6

Характеристика цветов и оттенков тканей, окрашенных отваром околоплодника маньчжурского ореха (концентрация 50 г/л)

50

Окончание табл. 6

Следовательно, при соответствующем подборе различных протрав и способов их применения можно при крашении одним и тем же натуральным красителем из околоплодника ореха маньчжурского получить достаточно широкую гамму оттенков, а также оптимизировать процесс крашения натуральными красителями.

Оценка качества окрасок, полученных на исследуемых образцах тканей, предусматривает определение устойчивости окраски и различным физико-механическим и химическим воздействиям. Полученныеданныепозволяютсделатьвывод, чтопо

51

показателям устойчивости окраски шерстяной ткани к физикомеханическим и химическим воздействиям она соответствует группе тканей с особо прочной устойчивостью окраски (ОПК)

ипрочной (ПК). Данные, полученные при оценке устойчивости капроновой ткани, окрашенной красящим отваром околоплодника маньчжурского ореха, к различным воздействиям показали, что капроновая ткань, независимо от вида и способа нанесения протрав, относится к группе тканей с ОПК. В то же время следует отметить, что светостойкость окраски капроновой ткани значительно ниже светостойкости окраски шерстяной ткани

ине соответствует стандартным требованиям.

Следовательно, околоплодник маньчжурского ореха являетсяперспективнымсырьемдляполучениянатуральногокрасителя шерстяных тканей и пряжи.

4.2 Возможности и перспективы использования в мебельной промышленности

Известно, что для крашения и протравливания древесины часто используют растительные красители, обладающие красивыми оттенками и устойчивыми к выгоранию на солнце. Крашение древесины представляет собой совокупность физических и химических процессов, в результате которых древесина приобретает заданный цвет, выравнивается неоднородность ее естественной окраски, проявляется и обогащается ее текстура. Механизм крашения древесины состоит в том, что при погружении волокнистогоматериалаврастворкрасителячастицыпоследнего адсорбируются внешней поверхностью материала, диффундируютвнутрьволокна, поглощаютсявнутреннейповерхностьюизакрепляются силами межмолекулярного или химического воздействия на тех участках, куда они проникли [39, с. 36; 71, с. 47].

Для обоснования возможности использования околоплодника маньчжурского ореха в качестве красителя древесины им была окрашена ивовая лоза, используемая для производства плетеной мебели.

52

Ива относится к ядровой быстрорастущей породе, о чем свидетельствует наличие широких годичных слоев. Буроваторозовое ядро нерезко отграничено от широкой белой заболони, на которой слабо заметны годичные слои и сердцевинные лучи.

На территории Приморского края к наиболее распространенным относятся виды ив, внешний вид которых представлен в табл. 7.

В результате исследований макроскопического строения древесины и данных экспериментальных измерений ядровых частей однолетних ивовых прутьев были выявлены достаточно небольшие колебания в соотношении размеров ядер (от 25,0 до 36,4 %) и заболони (от 63,6 до 75,0 %) в зависимости от вида ивового сырья. Известно, что с увеличением ядровой части повышается механическая прочность древесины, поэтому повышенной механической прочностью будут обладать однолетние ивовые прутья вида Salix caprea L. (ива козья). Механическая прочность с возрастом дерева повышается вследствие увеличенного содержания ядровой части, что позволяет использовать сырье ивы козьей старше одного года в качестве каркасов в изготовлении плетеных изделий.

Одним из основных показателей качества ивового сырья является сбежистость – постепенное уменьшение диаметра

53

ствола дерева в направлении от комля к вершине (сбег). Наиболее тонкие и равномерные по толщине прутья ивы остролистой однолетнего возраста имеют наименьшее значение сбежистости (30,0 %), что позволяет изготавливать из них плетеные изделия, имеющие ровный и красивый рисунок поверхности.

При изготовлении плетеной мебели важное значение имеет показатель плотности древесины, от которого зависит способность сырья гнуться и окрашиваться. Известно, что плотность древесины зависит от ее влажности. При исследовании древесины ивового сырья нами были определены количественные значения показателей плотности окоренного ивового сырья: плотности при влажности 12 % (ρ12), плотности абсолютно сухой древесины (ρ0 ), парциальной плотности (ρ'12) и базисной плотности (ρσ) (табл. 8).

Древесина ивы прутовидной и козьей, имеющих плотность 440 и 447 кг/м3 соответственно, более предпочтительна для изготовления каркасов плетеных изделий, несущих на себе основную механическую нагрузку при изготовлении и в процессе эксплуатации готовых изделий, а древесина ивы остролистой, обладающая меньшей плотностью (415 кг/м3), являясь более гибким сырьем, позволит получать более сложные рисунки плетений, обеспечивающие высокие эстетические свойства плетеных изделий. Кроме того, невысокая плотность древесины ивы остролистойповышаетееводопоглощение, таккаквэтомслучае больше объем полостей клеток и межклеточных пространств,

54

которые могут быть заполнены свободной влагой. Это является положительным моментом при осуществлении крашения иво-

вой лозы [47, с. 69].

Известно, что при увеличении влажности повышаются эластические свойства древесины в результате пластификации целлюлозы – основного природного полимера древесины. Эластические свойства ивового сырья особенно важны для лозы как материала для изготовления плетеных изделий. Принимая во внимание тот факт, что сухие ивовые прутья, перед окоркой

идальнейшими операциями крашения и плетения, подвергают замачиванию для увлажнения, была исследована кинетика набухания однолетних ивовых прутьев. Процесс набухания связан

с пределом насыщения клеточных стенок Wп.н. – максимальной влажностью клеточных стенок, достигаемой при увлажнении древесинывводеихарактеризующейсяравновесиемвлажности клеточных стенок с водой, находящейся в полостях клеток у сырой древесины. Оптимальное время замачивания сухого ивового сырья перед окоркой, крашением и плетением составило двое суток.

Глубокое крашение ивовой лозы водным экстрактом околоплодника маньчжурского ореха осуществляли на медленном огне в течение 30 мин. Для предотвращения выгорания полученногоцвета, атакжедляизучениявлиянияпротравнаокраску производили квасцевание алюмокалиевыми квасцами, медным

ижелезным купоросом. Полученные цвета и оттенки образцов лозы были оценены визуально с использованием эталонной шкалы цветов (табл. 9).

Для оценки потребительских свойств ивовой лозы, окрашенной водным экстрактом околоплодника маньчжурского ореха, была определена светостойкость полученной окраски путем инсоляции окрашенных образцов ивы в течение 30 дней летнего месяца согласно стандартной методике. Краситель из околоплодника при условии применения протрав достаточно прочно закрепляется на древесине, и по показателям светостойкости соответствует традиционно применяемым красителям.

55

Таблица 9

Характеристика цветов и оттенков ивовой лозы, окрашенной водным экстрактом околоплодника

маньчжурского ореха

Таким образом, водный экстракт околоплодника маньчжурского ореха может использоваться в качестве морилки для древесного сырья, применяемого в производстве мебели.

4.3 Возможности и перспективы использования в пушно-меховом производстве

Крашение мехового полуфабриката является одним из самых сложных случаев крашения волокнистых материалов во-

56

обще, так как воздействию красителей одновременно подвергаются кожевая ткань и волосяной покров, различающиеся по строению, морфологической структуре, химическим и физикохимическим свойствам [2, с. 49; 13, 14]. К числу наиболее важных факторов, влияющих на крашение, относятся рН, температура красильного раствора, жидкостный коэффициент. рН красильного раствора влияет на степень дисперсности красителя, а следовательно, и на способность его сорбироваться полуфабрикатом. Для большинства красителей оптимальным рН красильного раствора является 4,5–5.

Температуракрасильногораствораимеетбольшоезначение для получения равномерной и интенсивной окраски кожи. При этом следует учитывать показатель температуры сваривания кожевой ткани шкурки. Оптимальное значение температуры при крашении норкового полуфабриката составляет 40–45ºС. Жидкостный коэффициент при крашении обычно равен 2–3.

Крашение рабочих образцов норки осуществляли окуночным способом, погружая образцы в емкость с водным экстрактом околоплодника маньчжурского ореха различной концентрации (100 г/л, 50 г/л, 30 г/л). Учитывая, что температура сваривания кожевой ткани исследуемых образцов в среднем составила 50,0 ± 0,2ºС, крашение осуществляли при 45ºС, значение рН красильного раствора – 5,0, жидкостный коэффициент равнялся трем, время крашения – два часа. После крашения образцы тщательно промывали проточной водой и сушили в естественных условиях. Полученный цвет определяли визуально по атласу цветов, используемому при оценке тканей, окрашенных экстрактом околоплодника (табл. 10).

Результатом проведенного крашения норкового полуфабриката явилась окрашенная кожевая ткань и тонированный волосяной покров. При использовании более концентрированного раствора околоплодника (вариант 1) отмечено значительное окрашивание кожевой ткани в темно-коричневый цвет, а пуховых волос – в бежевый. Снижение концентрации красителя (варианты 2, 3) привело к появлению серых тонов в окраске кожевой ткани и волосяного покрова норки.

57

Таблица 10

Характеристика цвета образцов меха норки, окрашенного водным экстрактом

околоплодника маньчжурского ореха

Следует отметить, что во всех вариантах крашения наблюдалась слабая окраска остевых волос. Остевой волос норки обладает высокой плотностью кутикулы и дифференцированным корковым слоем стержневой части волоса, характеризующегося регулярной структурой и заполненностью воздухом микроскопическихпромежутковмеждуклетками. Выявлено, чтоструктура остевого волоса норки не позволяет окрашиваться корковому слою из-за высокой плотности кутикулы. Окраскавозможна при температурной или химической обработке, изменяющей первоначальную структуру волоса.

Пуховые волосы норки способны к окрашиванию экстрактом околоплодника маньчжурского ореха. При окрашивании накопление красителя происходит именно в корковом веществе волос. Чешуйки кутикулы расположены в один слой и неплотно друг к другу. Поэтому проникновение красителя в корковый слой и накопление его там осуществимо теоретически и полностью подтверждается в практических экспериментах. Исходя из химической природы красящих веществ околоплодника, можно предположить, что взаимодействие красителя с волосом норки осуществляется за счет образования ковалентной и координационной связей с карбоксильными и аминогруппами белка.

58